光子晶體光纖超連續(xù)譜產(chǎn)生及表面等離子體傳感器研究.pdf

1、超連續(xù)譜在光學相干層析(OCT)、光通信波分復用、超短脈沖壓縮、頻率度量學、相干反斯托克斯拉曼散射成像、飛秒載波包絡相移的測量和控制以及大氣科學等領域具有廣泛應用。光子晶體光纖(PCF)因具有高的非線性和靈活的色散特性而成為超連續(xù)譜產(chǎn)生的理想材料。利用光子晶體光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜已經(jīng)成為近年來光纖非線性光學領域的研究熱點，開展其理論機理和應用研究具有重要的學術研究意義和實際應用價值。光纖表面等離子體共振傳感器在化學、生物、環(huán)境與醫(yī)藥等領域具

2、有重要應用。它是將高靈敏度的SPR傳感技術與低能量消耗的光纖傳輸技術有機結合的產(chǎn)物，能夠靈敏的檢測待測介質組成的微小變化，適用于研究傳感器表面敏感層中物質與介質溶液的生物及化學反應，進而定量測定介質溶液中的微量生物和化學活性物質。PCF的微孔可以作為待測液體的微通道，且靠近纖芯，故而能提高檢測的靈敏度。本文對光子晶體光纖超連續(xù)譜產(chǎn)生及表面等離子體傳感器進行了研究。主要研究內(nèi)容及結果包括：
　　 ⑴采用分步傅立葉方法理論模擬了PC

3、F中超連續(xù)譜產(chǎn)生的過程，重點分析了在反常色散區(qū)內(nèi)泵浦脈沖的初始啁啾對連續(xù)譜產(chǎn)生的影響。運算得到了無初始啁啾及有初始啁啾兩種情況下飛秒脈沖在光纖內(nèi)傳輸時的時域圖和光譜圖，對比得出在反常色散區(qū)泵浦時正啁啾有助于超連續(xù)譜的產(chǎn)生，而負啁啾則不利于超連續(xù)譜產(chǎn)生。
　　 ⑵利用飛秒激光泵浦實芯的高非線性PCF，實驗測量了超連續(xù)譜產(chǎn)生的演化過程。對實驗結果分析表明，在超連續(xù)譜產(chǎn)生的初始階段，新光譜成分從泵浦脈沖光譜中分裂出來，自相位調(diào)制(SP

4、M)效應和脈沖內(nèi)拉曼散射效應起主要作用。進一步提高泵浦功率，光譜在短波和長波方向上突然展寬。實驗得到波長范圍從420nm到1270nm的超連續(xù)譜展寬。利用飛秒激光脈沖，纖芯內(nèi)含有亞波長量級小孔的PCF進行了超連續(xù)譜的產(chǎn)生和可見光波段模場分布情況的研究。實驗得到了多種多樣的可見光波段的光斑花樣。分析發(fā)現(xiàn)，部分光斑是由不同顏色且具有不同偏振態(tài)的高階?；旌席B加而成的。
　　 ⑶基于有限元法，建立了三環(huán)形大孔PCF表面等離子體傳感器的理